[发明专利]真空纳米管场效应晶体管及其制造方法

说明书

在本发明提供的真空纳米管场效应晶体管及其制造方法中，通过制作阳极氧化铝结构以形成垂直结构的真空纳米管晶体管，从而进一步缩小器件尺寸，并提升器件的性能。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种真空纳米管场效应晶体管及其制造方法。

背景技术

为了达到更快的运算速度、更大的资料存储量以及更多的功能，半导体芯片向更高集成度方向发展。各种半导体器件，包括晶体管的尺寸都不断缩小。通过缩小晶体管的尺寸，增加晶体管密度，提高芯片的集成度，同时降低功耗，使得芯片性能不断提升。

然而，按照现有的制造技术水平，晶体管已经不能被制造得更小。可见，晶体管的物理尺寸已到极限，通过缩小物理尺寸来提高性能已经非常困难。为此，业内设计开发了各种新型的晶体管以适应市场需求，例如碳纳米管场效应晶体管。碳纳米管场效应晶体管通过采用单个碳纳米管或者碳纳米管阵列代替传统MOSFET结构的沟道材料，可以在一定程度上克服制造条件的限制并且进一步缩小器件尺寸度。目前，具有自对准栅极的碳纳米管场效应晶体管(Carbon Nano Tube Field Effect Transistor，简称CNTFET)的尺寸已经降到了20nm，包围碳纳米管沟道的栅极的均匀性也得到了巩固。

然而，在实际的制造和使用过程中发现，现有的碳纳米管场效应晶体管的尺寸和性能还不能满足市场要求。如何进一步缩小真空纳米管场效应晶体管的尺寸并提高器件的性能，仍是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种真空纳米管场效应晶体管及其制造方法，以解决现有技术中真空纳米管场效应晶体管的尺寸和性能无法满足市场要求的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种真空纳米管场效应晶体管的制造方法，所述真空纳米管场效应晶体管的制造方法包括：

提供一半导体衬底；

在所述半导体衬底上依次形成第一介质层、源极、第二介质层和铝层；

对所述铝层进行阳极化处理以形成阳极氧化铝结构，所述阳极氧化铝结构具有多个均匀排布的第一通孔，所述第一通孔的底部暴露出所述第二介质层，所述阳极氧化铝结构包括栅极以及包围所述栅极的栅极介质层；

对第二介质层进行刻蚀以形成多个第二通孔，所述第二通孔与所述第一通孔连通，且所述第二通孔的底部暴露出所述源极；以及

在真空条件下形成漏极，所述漏极覆盖于所述阳极氧化铝结构上，以形成多个纳米真空管。

可选的，在所述的真空纳米管场效应晶体管的制造方法中，对所述铝层进行阳极化处理以形成阳极氧化铝结构的具体过程包括：

在酸性溶液中对所述铝层进行第一次阳极化处理；

去除所述第一次阳极化处理所产生的氧化物；以及

在酸性溶液中对所述铝层进行第二次阳极化处理。

可选的，在所述的真空纳米管场效应晶体管的制造方法中，所述第一次阳极化处理和第二次阳极化处理采用的酸性溶液均为草酸溶液，所述草酸溶液的浓度范围在0.2摩尔浓度到0.5摩尔浓度之间，所述第一次阳极化处理和第二次阳极化处理的温度均在5℃到15℃之间，所述第一次阳极化处理和第二次阳极化处理的恒定电压均在35V到45V之间。

可选的，在所述的真空纳米管场效应晶体管的制造方法中，所述草酸溶液的浓度为0.3摩尔浓度，所述第一次阳极化处理和第二次阳极化处理的温度均为10℃，所述第一次阳极化处理和第二次阳极化处理的恒定电压均为40V。

可选的，在所述的真空纳米管场效应晶体管的制造方法中，在真空条件下形成漏极之前，对第二介质层进行刻蚀以形成多个第二通孔之后，还包括：通过刻蚀工艺去除隔离区域中的阳极氧化铝。